Z. Orthop. 128 (1990) 453

Neopterinbestimmungen zum Screening von Spongiosaspendern K. M. Peters', H.-G . Leuschi, B. Bruchhausen ', M. Schilgen', S. MarkosPusuai' ' Orthop ädische Klinik der Medizinischen Fakul tät der RWTH Aachen (Direktor : Universität spro fessor Dr. med . J . Ohn sorge)

Zusam menfassung Bei 100 potentiellen Spongio saspendern wurd en neben HIV-I- und HIV-2-Antikörpern, BSG und Leukozyten die Serum-Neopterinspiegel bestimmt . Während die Bestimmung der H lv-Antik örper bei allen Patienten negativ war, wiesen 24070 der Patient en erhöhte Neopterinwerte au f ( > 10 nmo l/I) , ein Hinweis für eine Aktivierung des zellulär en Immunsystems. Bei weiterer Abklärung der Patienten ließen sich in 29 070 akut e In fektionen , in 380/0 Tumorieiden und in 13% Autoimmunerkrankungen nachweisen, alle samt Au sschlußkriterien für eine Spongiosaspende. Bei 3 Patienten stellte dabei eine Neopterinerhöhung primär den einzigen pathologischen Screeningparameter dar. Damit erwies sich die Einführu ng der Neopterinbestimmung zum Screening der Spongiosaspender als brauchbare Ergänzung zu den bisher gebräuchlichen Tests. Seru m neopterin levels as screening pa ra meter for spo ngiosa dono rs

HIV-I and HIV-2 antibodies, erythrocyte sedimenta tion rate, leucocytes and additiona lly serum neopteri n levels were measured in 100 potential spongiosa donors. HIV a nt ibodies were negative in all patients, whereas in 24070 neopt erin levels were elevated ( > 10 nmol/I). Enha nced neopterin production is related to activity in cell-mediated immune response. In further investigations of the se patients we found in 29% infect ion s, 38% tumor diseases a nd 13% autoimmune diseases, all bein g exclu sion criteria fo r spongiosa transplantion. In 3 patients increased neopterin values were th e onl y pathological screening param eters. The mea surernent of serum neopterin levels showed to be a helpful parameter for the select ion of spongiosa donars.

Einleitung

Pteridine wurden erstma ls 1889 von F. G. Hopkins aus Pigmentfarbstoffen von Schmetterlingsfl ügeln isoli ert (4). Die Stru ktur des zur Gruppe der Pteridine gehä renden Neopterin s wurde 1963 von Rembold u. Mita rb. aufgek lärt (15) . Neopterin wird in men schlichen MaZ . Or thop . 128 (1990) 453- 456 © 1990 F. Enke Verla g St uttgart

krophagen au s Guanosint riphosphat als Zwischenprodukt bei der Tetrahydrobiopterinsynthese gebildet und kann im Serum und Urin mitt els Radioimmunoassay oder Ho chdruckfl üssigkeitschrornatographie nachgew iesen werden (10, 11). Akti vierte T-Lymphozyten indu zieren via Interferon y eine Produktion von Neopterin in Makrophagen (1. 9). Troppmair u. Mitarb . konnten zeigen, daß neben Interferon y a uch Int erferon a und Lipopolysaccharide (LPS) eine Neopterinausschüttung induzieren können (17). Da Neopterin offe nsichtlich überwiegend von stimulierten Makropha gen sezerniert wird, stellt die Messung des Neopterinspiegels in Blut oder Urin einen Indikator der Aktivierung des zellulären Immunsystems dar (4, 11). Entsprechend wurden bei Erkrankungen, die mit einer Stimulation des zellulären Immunsystems einhergehen, erhöhte Neopterinspiegel nachgewiesen: virale Erkrankungen, bakterielle Infekte, Tran splantat abstoßun gen, Autoimmunerkrankungen (z. B. rheumatoide Arthritis, systemischer Lupus erythematod es) und vor allem AIDS (2, 3, 4, 8, 10, 11, 18). Auch bei verschiedenen Tumo rerkran kungen wurden erhöhte Neopterinspiegel gemessen (3,11 ,16). Beim Scree ning von pot entiellen Spend ern fü r die Knochenbank ist es ent scheidend, vira le Erkra nkun gen (Röteln, Masern, Mumps, Hepatitis, Zytomegalie), bakterielle (Lues) und Protozoen-Infekte (Malaria) und Autoimmunerkrankungen (rheumatoide Arthritis, systemischer Lupu s eryth ematodes) vor Transplantation des Knochenmaterials sicher au szuschließen . Gleiche s gilt in besonderem Maße fü r die Erkennung von Tumorerkrankung en und einer HIV-Infektion . Darum sind Patienten vor einer potentiellen Knochen spend e einer intensiven anamnesti schen Befra gun g sowie ausgewählten laborchem ischen Unt ersuchungen zu unte rziehen . Ein sta ndar disiertes Vorgehen wurd e da zu vom Arbeitskr eis "Knochentransplant ation und Knochenersat z" der Deut schen Gesellschaft fü r Orthopädie und Traumatologie au sgearbeitet (12). Trotzdem bleibt ein Restri siko für Infekt ion s- bzw. Turnor übertragung: So kann der Knochen spender an einem bisher noch unentdeckt en Tumorleiden erkra nkt sein oder unb emerkt Kontakt mit virus infiziert en Per sonen gehabt haben . Auch können trot z sorgfä ltiger Anamnese wichti ge Au sschlußkriterien unerwähnt bleib en (Transfusion von Blutb estandteilen in den letzten 6 Mon aten , Aku punkt ur behandlungen, Tätowierun gen). Weiterhin kann trotz einer frischen HIV -Infektion noch ein negati ver Antikörperstatus vorliegen . Aus diesem Grunde werden beim Screenin g von Blutspendern region al bereits regelmä ßige Neopterinbestimmungen durch geführt (7).

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"Institut für Medizini sche Immunologie der Medizinischen Fakultät der RWTH Aachen (Direkto r: Frau Universitä ts professor Dr. med. $. Markos-P usztai)

454 Z. Orlh op . /28 (1990)

K. M . Peters und Mitar b.

Um das genannte Restrisiko weiter zu senken, wird seit J anua r 1989 in der Orth opädischen Klinik der RWTH Aa chen eine obligat e Bestimmung des Neopterinspiegels im Seru m von po te ntiellen Spongiosaspe ndern durch gefüh rt. Der vorliegenden Untersuchung lag nun die Frage zu grunde, ob durch die zu sät zlichen Neo pterinbest immungen tatsächli ch weitere Patien ten mit Au sschlußkriterien für eine Spongiasaspende erkannt wurden .

d ucts Gmb H, Wiesbaden). Es werden mit rekomb inanten P roteinen (E. coli) beschichtete Polystyrolkugeln verwe ndet. Diese Pr oteine repr äsentieren die HI V-I Core- und EN V-Amige ne sowie da s HI V-2 ENV-Antigen . Als Normbere iche für die BSG galt en für den I-St unde n-I2-Stun den -Wert für Fraue n 4-10/6-20 mm , für Männer 2-8/5 - 18 mm n. W. Eine Leu kozytose lag bei einer Leukozyten zahl > 9,0 Giga / I vor.

Im fo lgenden möchten wir über un sere Erfah rungen mit de r Necprerinbe stimmung im Serum von 100 Patienten (73 Frauen, 27 M änner) berichten . bei denen wegen einer Coxart hros e die Implantation einer H üftgelenkstotalend oprothese indiziert war. Der Ahersd urchschn itt der Patienten betrug 68,6 J ahre. Ein e Darstellung der Altersvert eilun g gibt A bb. 1 wieder . Die Patient en hatten nach ausführlicher A ufk lärung einer Spen de des entnommenen H üft ko pfes zu r Spo ngiosagewinnung für die Knochenbank schriftlich zugestimmt. Neben einer Messung de r Ser um neo pterinspiegel wurd en bei den Patienten HIV -I- und HI V-2-A ntikö rper, Blutsen kungsgeschwindigkeit (BSG) und Leu kozyten bestimmt. Die Neo pte rinbestimmung im Serum erfolgte mitt els eines Radioimmu noassays (Neop terin -Rl Acid der Fa . Hen ning Berlin). Dieser Bestimmu ngsmet hode liegt das Pr inzip der Do ppel-Anti kö rper-Technik unter Verwendung eines vor pr äzipitierte n A ntiseru ms un d eines m f-Neopterin-Tracers zugr unde . Da Neopterin licht empfindli ch ist, wurd e das Seru m so fort nach der Blut entn ahme abzentrifugiert und bis zur endgültigen Bestimmu ng bei _1 8 °C licht geschützt tiefgef ro ren . Vo r der Bestimmung waren d ie t iefgefro renen Prob en über mehrere Stunde n in ebenfa lls lich tgeschü tztem Zustand aufzuta uen. Zur Erstellung eines eigenen Norm albereiches wur den bei gesunden Freiwilligen (n = 16) Neo pteri nbest immu ngen im Seru m durc hgef üh rt. Der mitt lere Neop terinwert ( ± Standardabweichung) betr ug 6, 19 ( ± 3,56) nm o l/1. Der von uns ermittelte Referenzbereich stimmte dam it mit dem vom Hersteller angegebenen überein. In Übereinst immu ng mit H önlinger u. Mita rb . (7) wurd en Neopterinwerte über 10 nmolll im Ser um als pathologisch gewertet. Die Bestim mun g der H IV-I- und HIV-2-Anlikö rper im Ser um erfolgte mitte ls eines Enzymimmunoassays (Abbott Reco mb inant HIV- IIHI V-2 EIA, Abbo tt Diagnostic Pro-

Die Bestimmung der HIV·I · und HIV-2An tikörper war bei a llen 100 P atienten negativ. 24070 der Patient en wiesen präoperat iv er hö hte Neopte rinwerte auf. Bei 15 dieser Patienten (62,5 '70) fiel gleichzeitig eine erhö hte BSG a uf. Weitere 6 Patienten (25%) wiesen neben einer beschleunigten BSG noc h eine Leukozytose auf (A bb . 2). Bei weiterer A bklä ru ng der P ati enten mit erhöhten Neopterinwerten fande n sich fo lgende Befun de: 29% In fekti onen . 38070 Tu morleiden, 13070 Au toimm un erkra nkungen. In 38% blieb die Ur sache fü r die präoperative Neopterinerhöh ung unbeka nnt. Eine Au fstellung der gef undenen path ologischen Befund e gibt Ta b . I wiede r.

Diskussion Wie bei der Bluttran sfu sion kann au ch zum Screening der Spongiosaspende nur eine begrenzte An zah l von Laboruntersuchungen durchgeführt werd en . Serologische Tests können nur gegen bestimmte Pathogene eingesetzt werden und kö nnen in bestimmten Ph a sen einer Infektion au ch negati ve Resultate liefern (7). Deshal b ist eine genaue Anam nese der Spon giosaspend er von erheblicher Bedeutung. Hier ist der Untersucher aber zum einen von den An ga ben des Spenders abhä ngig, zu m an de ren ka nn bei dem Spende r zum Zeit punkt der Spende eine bisher noch nicht bekannte Erkra nkung oder In fektion o hne klinische Symptomatik vor liegen. Zur Sen kung dieses Restri sikos hat sich bei der Bluttra nsfusion die Einfü hr ung der Seru m-Neopte rinbestimmung bewährt : HönJinger el a l. (7) fü hrte n bei 765 87 Blutspendern Necpterinbestirnrnungen

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Abb . 1

Alters verteilung im Pa tie nte nkolle ktiv

0 3 Frauen, 27 M änner. Alters durchschnitt 68 .6 Ja hre)

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Ergeb nisse

Patienten und Me thodik

Neopterinbestimmun gen zum Screening von Sponglosaspendern

Z. Orthop. /28 (/ 990) 455 Anzahl d ~r Pe t r errten

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Abb. 2 Häufigkeitsverteilung einer parallel mit der Neopter inerhöhung einhergehenden Erhöhung der BSG sowie von BSG und Leukozyten

In = 24 1

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Befunde bei Patienten mit präoperativ erhöhten Neopt erinwerten In

24 )

Befu nde Infektionen

gemessene Neopterinw erte (nmol/1l

In

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7)

2

Harnwe gsinfekt Infekt der oberen Luftweg e Konjunktivitis Pilzinfektion Panaritium

1 1

15,5, 58,5 11,0 22,4 14 ,7 12,0 18 ,3

4 1

13,0, 13,3, 15,5, 26 ,4 12,6

2 1

12,0, 12,6 10,3

1 1

1

Pvodermi e Tumoren (n = 51 M ammakarzinom Oligodendrogliom Autoimmunerkrankungen tn

31

rheumatoide Arthritis Psoriasis unklare U rsache (n = 91

durch und fanden bei 1,62% der Blutspender Neopt erinwerte über 10,0 nmolll. Den Erhöhungen lagen zum Großteil grippale Infekte zugru nde, ab er es wurden auch bisher nicht bekannte Tumorerkrankungen (akute myeloische

Leukämie, Hypern ephrom) und Autoimmunerkrankun gen (rheumatoide Arthritis, systemischer Lupus erythematodes, Dermatom yositis) allein aufgründ eines erhöhten Neopterinwertes nach weiterer Abk lärung diagno stiziert. In unserem Krankengut lag der Ante il an Patienten mit Neopterinwerten über 10,0 nmo lll mit 24'70 deutlich höher , allerdings war der Altersdurchschnitt unserer Patienten

mit 68,6 Jahren deu tlich höher und damit auch das Morbiditätsrisiko . Hausen und Wachter konnten für Harnneop-

10,7,1 0,9, 10,9,1 3, 1,1 4,2, 16, 1, 18,0 , 18,4, 22,4

terinwerte eine Alters- und Geschlechtsabhängigkeit nachweisen (6), Die Hauptursache der Neopterinerhöhungen stellten bei uns ebenfalls Infektionen dar , was sich au ch durch eine begleitende BSG-Beschleunigun g (62,5%) oder BSG-Beschleunigung und gleichzeitige Leukozytose (25%) zeigte. Bei 3 Patienten (12,5%) lag aber allein eine Neopt erinerhöhung als patho logischer Parameter vor. so daß die Spongiosa dieser Patienten zur Spende freigegeben worden wäre. Entsprechend den Untersuchungen von H onlinger et

al. (7) kon nte bei einem Teil unserer Pati enten keine Ursache für die Neopte rinerhöhung gefunden werden. Es erscheint die Annahme plausibel, daß hier entweder subklinische Infektionen vorgelegen haben oder eine Diagno se erst

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Z. Orthop. 128 (/ 990)

K. M . Peters und Mitarb.: Neopterinbestimm ungen zum Screening von Spongiosaspendern

in Zukunft defin itiv zu stellen sein wird . Von Viru sin fekte n ist bekannt, daß Neopterin währen d der a kut en P hase der In fekt ion vor dem Nachwe is vo n An tikö rper n signifika nt a nste igt (5). Bei Pati ent en mit sero logisch nicht faß bar er chro nischer No n-A-no n-B-Hepat itis wur de n in 88 ,5"70 er hö hte Neo pteri nwerte bestimm t (13) . P ati ent en mit Lun gentuberkul ose wiesen zu 83,6070 , mit Lepra zu 72, 2% und mit Mal ari a zu 97, 1% er hö hte Neopte rinwe rte auf (4). Reddy u. Grieco (14) sowie Wachter u. Mit arb . (18) fü hrt en Neo pterinbestimmu ngen bei H IV-Infizierten und H auptrisikogru ppen durch und fa nde n nicht nu r bei HIV-Ant ikö rperträgern zu fas t 100% erh öhte Neop terinspiegel, so nder n ko nnte n auch in den H auptrisikogruppen in einem bed eute nde n P ro zent sat z path ologische Werte nach weisen . Dabei war die Er hö hu ng der Neo pterinwe rte signifika nt ko rreliert mit den typischen Risik ofakto ren fü r AIDS . En tsprechen d den Erfahru ngen mit a nderen Viren kö nnen mit HIV infi ziert e Spen der bereit s vor erfolgter Serokonver sion du rch er höhte Neo pteri nsp iegel entdec kt werde n (18). Die Neo pte rinbestimmung wür de dann eine "Sicherheitslücke" der präopera tiven H IV -A ntik örperbestimmung schließe n und damit ggf. eine zweite pos toperative Hl v-Ant ik örper bestimmung überflü ssig machen . Die Bestimmung des Neopterins stellt keinen spezifischen Test zum Au sschluß einer bestimmten Erkr an ku ng da r, so ndern gibt einen Hinweis auf eine Pal ett e vo n Er kr ankungen , denen eine Stimulieru ng de r zellvermitt elten Immun ität gemeinsa m ist. Diese Erkrankungen decken sich a ber weitgehend mit denen , die für die Bluttran sfu sion und Spo ngi ösaspende a ls Risiko angesehen werden (12, 19). Desh alb stellt die Einführu ng der Neo pterinbestimmung zum Scree ning der Spo ngiosa spender eine brau chbar e Ergä nzung zu den bisher gebr ä uchlichen "spezifischen Te sts" (Lu es-Diagn ostik . H epatitis-Screen ing, Hl V-Ant ik örp er) dar. Litera tur 1

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Bitterlich, G., G. Szabo. E. R. Werner, C. Larcher, D. Fuchs, A. Hausen, G. Reibnegger, T. F. Schutz, J . Troppma ir, H. Wachtet , M . P. Dierich: Selective induction of mononuclear pbagocytes to prod uce neopterin by int erferons. Immunbiol. 176 (1988 ) 228-235 Bogner, J . R., A . Maruschke, E. Heinrich, E. Eber/e, f : -D . Goeöet: Serum neoptertn levels as predictor of A IDS . Klin. w ochensehr. 66 (1988) 1015-1018 Conrad, F., E. Bodner: Determina tion of neopterin - a marker of cellula r imrnunity - in gast roi nresti na l and pancreatic carclnoma. In: Pflei der er, W. , H . Wachter , Ch. Cu rtius (Ed .): Hiochemical an d clinical aspects of preridines. Vol. 3, de Gruyter Berlin- New York 1984, 357-3 65 Fuchs, D., A. Hausen, G. Reibnegger, E. R. Werner, H. Wachter: Neopterin. Bedeutung für d ie Dia gno se. Dtsch. A po th. Zeitg , 126 (1986) 723-728

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